inversor de giro a relevador apagado

En el diagrama se puede ver el arreglo con dos relevadores para invertir el giro de un motor, observe que el común de ambos relevadores se conecta a una y otra terminales del motor, después, los contactos normal cerrado se conectan a tierra y los normal abierto a VCC, en reposo, ambas terminales del motor están conectadas a tierra.

 

inversor a relevador girando a la derecha inversor girando a la izquierda

En la imagen de arriba se puede ver como al activar un relevador el sentido de la corriente fluye hacia un lado y si se activa el otro el flujo se invierte, realizado ésto fácilmente podemos controlar el giro de un motor, observe las flechas que indican el flujo de la corriente como en la imagen de la izquierda fluye de izquierda a derecha y en la imagen posterior el flujo es de derecha a izquierda.

 

inversor de giro dos botones oprimidos

Cuando ambos botones están oprimidos, ambas terminales del motor se conectan a VCC, no es un corto circuito, simplemente no puede haber flujo de corriente y el motor no se moverá (como en el primer caso donde se encuentra en reposo).

 

Pero. ¿Que pasa cuando también queremos controlar la velocidad?

Usualmente se una una tecnica llamada PWM para controlar la velocidad de un motor, esta consiste en una señal modulada en su ancho, en la cual se entrega la corriente en raciones por asi decirlo, lo que provoca que el motor varíe su velocidad pero sin perder el torque, esto implicaría que el relevador tendría que estar switcheando a determinada frecuencia, al ser un contacto tipo mecánico no será posible que éste pueda realizar dicha operación, por lo que es necesario optar por algún elemento que pueda conmutar a altas frecuencias.

Si utilizamos un transistor, y lo hacemos conmutar entre su zona de saturación y zona de corte podremos tener un switch de estado sólido el cual puede conmutarse a frecuencias más altas  que un relevador.

Pero, antes que nada, debemos de repasar un par de reglas al momento de utilizar un transistor como switch.

  1. Para que el transistor conmute correctamente debemos asegurar que el circuito de base - emisor no se encuentre ningún tipo de carga del lado del emisor.
  2. Debemos cuidar que la corriente que demandará el motor no sea mayor a la que el transistor soporta, de lo contrario el componente se quemará.
  3. Una mas, siempre usar resistencias pull up en transistores PNP.

 

 Ahora bien, repasemos la conexión de un motor DC conmutado con transistor NPN.

switch con transistor en reposo

En la imagen de arriba vemos el diagrama del circuito propuesto, en donde si colocamos un 1 en la resistencia R1, el motor se moverá, en la imagen el circuito se encuentra apagado, note que el motor se encuentra conectado entre el positivo de la batería y el colector del transistor cumpliendo la primera regla que indicamos mas arriba.

 

switch con transistor energizado

Al momento de energizar el circuito vemos que si la base se encuentra en 0, o conectada a tierra se presenta el voltaje en las terminales del motor y el emisor del transistor, sin embargo, no hay flujo de corriente ya que el transistor se encuentra en estado de corte.

 

switch con transostor activado NPN

Cuando cambiamos el estado de la terminal base de 0 a 1 el transistor comienza a conducir, vemos las flechas indicando el flujo de la corriente eléctrica, ahora si el motor se encuentra en movimiento.

 

Switcheo con transistor PNP:

EL transistor PNP se comporta de manera inversa al NPN, por lo que si su base se conecta a tierra, éste empezará a conducir, también la conexión se debe de hacer de manera inversa, mientras que en el NPN la corriente debe entrar por el colector, en el PNP debe entrar por emisor como se muestra en la siguiente imagen.

 

switch con pnp en reposo

Debido a que el transistor PNP funciona de manera inversa, en nuestro circuito dispusimos un transistor pequeño para conmutar la base del PNP, de esta manera, también encenderá cuando se presente un 1 en la base del BC-548, ¿que es lo que sucede?

 

switch con pnp energizado

Observe que cuando el circuito esta en 0, se presenta el voltaje en las terminales pero no hay flujo de corriente, pues ambos transistores se encuentran en estado de corte, R2 le hace un pullup a la base del transistor PNP para mantenerlo en corte. (apagado)

 

switch con pnp activado

Cuando se pone un 1 en la base del transistor BC-548 este conduce mandando a tierra la base del transistor PNP provocando que éste también se sature y permita el paso de la correinte.

 

Ahora se preguntarán, por que explicamos el uso de transistores PNP y NPN para un puente H, bueno pues, un puente H bien diseñado requiere de ambos tipos de transistores, ésto recae en la posición que deberán tener las conexiones del motor respecto a los transistores, el sistema del puente H a transistores se asemeja al propuesto con relevadores, sin embargo, se puede controlar la velocidad del motor por medio de señales PWM aplicadas a los transistores, utilizaremos 4 transistores para formar un puente H, analicemos ahora como se vería la conexión del motor con un par de transistores.

 

medio puente en reposo

En la imagen de arriba podemos observar ambos circuitos conectados al motor, en éste punto el motor todavía no puede girar hacia ambos lados, pero observamos que la posición del motor en ambos casos se encuentra en el colector de lso transistores respetando la primera regla que establecimos, (dejar el circuito base- emisor de los transistores libre de cargas o resistencias del lado del emisor.) para que el motor pueda girar es necesario que pongamos en 1 la base del transistor BC-548 y la base del TIP 142, sin embargo no tenemos capacidad para invertir el giro.

 

medio puente activado

Ahora podemos ver el flujo de la corriente eléctrica cuando tenemos un 1 en ambos transistores, el truco del puente H es agragar otro par de transistores en las posiciones faltantes (de ahi viene el nombre puente H), y ahora, solo deberíamos de colocar en 1 la terminal de control correspondiente a la dirección que queremos que el motor tenga.

 

puente h en reposo

 Aquí tenemos el circuito completo del puente H propuesto, los 4 transistores de potencia, arriba PNP y abajo NPN y sus drivers BC-548 para conmutar la base de los transistores PNP, en éste modelo solo se aplica la señal PWM en la entrada correspondiente al giro del motor manteniendo la otra terminal en cero, veamos a continuación el flujo de la corriente en ambos sentidos.

 

puente ha a la izquierda

El giro hacia la izquierda, vemos como la corriente fluye por Q4 pasando por el motor, y después fluye por Q6 completando el circuito, vemos que en el colector de Q4 el flujo hacia el motor es de derecha a izquierda.

 

puente h a la derecha

Caso contrario, si dejamos en cero la entrada de la derecha y ahora ponemos en 1 la entrada izquierda, ahora vemos que la corriente fluye en sentido contrario, esto es lo que hace que el giro del motor se invierta.

 

El caso de poner las dos terminales en 1 provoca un corto circuito ya que la corriente fluye solo por los transistores y no por el motor, hay que tener precaución o agregar algun componente de seguridad, esperamos que éste tutorial te haya servido, apoyanos con un like y comparte!